水合肼改性纖維素-接枝-聚合丙烯酸甲酯的制備及其對重金屬離子吸附性能的研究.pdf

1、纖維素基重金屬離子吸附劑是近年來生物質(zhì)重金屬離子吸附劑的研究熱點(diǎn)之一，因其良好的吸附性能、機(jī)械性能及再生性，纖維素基吸附劑在用于水中重金屬離子吸附方面有較大的開發(fā)潛力。
　　本文以微晶纖維素為基礎(chǔ)骨架，以硝酸鈰銨為引發(fā)劑，通過自由基接枝共聚反應(yīng)制備纖維素接枝聚丙烯酸甲酯(cellulose-g-poly methyl acrylate，Cell-g-PMA)，隨后對其進(jìn)行肼解，得到水合肼改性纖維素接枝聚丙烯酸甲酯(hydrazin

2、olyzedcellulose-g-poly methyl acrylate，Cell-g-PMA-HZ)。通過對合成條件的討論，優(yōu)化合成工藝，以提高產(chǎn)物的螯合基團(tuán)含量，并利用FT-IR、元素分析、熱重分析、C13-NMR及掃描電鏡等分析方法對產(chǎn)物進(jìn)行驗(yàn)證。通過靜態(tài)及動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究所制備Cell-g-PMA-HZ吸附劑對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)離子的吸附性能。
　　研究結(jié)果表明，已成功制備得到Cell-g-

3、PMA-HZ。當(dāng)選用0.5g微晶纖維素，硝酸鈰銨引發(fā)劑量為0.0558g，單體丙烯酸甲酯量為2mL，反應(yīng)溫度為35℃時，經(jīng)3h接枝聚合反應(yīng)，可制備出接枝率為326％的Cell-g-PMA;當(dāng)投入接枝率為326％的Cell-g-PMA，使其中丙烯酸甲酯單元與水合肼的摩爾比為1∶60時，在55℃下反應(yīng)3h，得到產(chǎn)物Cell-g-PMA-HZ，含N量最高可達(dá)20.81％。
　　吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Cell-g-PMA-HZ吸附劑對Cu(Ⅱ

4、)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)離子的吸附性能受Cell-g-PMA接枝率、金屬離子溶液初始pH、初始濃度、吸附時間、吸附溫度等因素影響。Cell-g-PMA接枝率為326％時，Cell-g-PMA-HZ吸附劑對Cu(Ⅱ)的吸附量最高;Cell-g-PMA-HZ吸附劑對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)離子的吸附的最佳pH值在4.0-5.0之間，對這四種重金屬離子的吸附動力學(xué)均更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型;Cell-g-PM

5、A-HZ吸附劑對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附可用Langmuir等溫吸附模型進(jìn)行擬合，計(jì)算所得的最大吸附量(qm)分別為229.36mg g-1，173.91mg g-1，235.85mg g-1，對Pb(Ⅱ)的吸附則更符合Freundlich等溫吸附模型，所測平衡吸附量(qe)為249.89mg g-1; Cell-g-PMA-HZ吸附劑對Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附均為放熱且熵減過程，而對Cd(Ⅱ)的吸附為吸